我国可再生能源制氢有望2030年实现平价，氢能源是什么

化石燃料有限的储量使人类正面临着前所未有的能源危机。同时其燃烧产物被排放到大气中加速了温室效应。氢气具有含量丰富、燃烧热值高、能量密度大、热效率高、清洁无污染以及输送成本低以及用途广泛等优点川，被认为最有可能成为化石燃料的替代能源。 氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。与传统制氢方法相比,生物制氢技术的能耗低,对环境无害,其中的厌氧发酵生物制氢已经越来越受到人们的重视。主要介绍了厌氧发酵生物制氢技术的方法和机理,分析了生物制氢的可行性,结合国内外研究现状提出了未来的发展方向。 全球石油储量不断减少。最新研究表明：按目前全球消费趋势，球上可采集石油资源最多能使用到21世纪末。石化、燃煤能源使用，还带来严重大气环境污染，人们日益感觉到开发绿色可再生能源急迫性，研究和开发新能源被提到紧迫议事日程。2000年7—8月美国《未来学家》杂志刊登了美国乔治·华盛顿大学专家对21世纪前10年内十大科技发展趋势预测，其中第二条是燃料电池汽车问世，福特和丰田公司实验性燃料电池汽车将2004年上市。第九条是替代能源挑战石油能源，风能、太阳能、热、生物能和水力发电将占到全部能源需求30%。这两条实际上都是新型能源开发利用。我国“十五”国家重点开发技术项目中也将新型能源开发利用放极为重要位置。目前，人们对风能、太阳能开发已经有了相当研究，并已到了进行加以直接使用阶段，生物能研究也取了重要进展，如何将所获能量储存起来，如何将能量转化为交通工具可利用清洁高效能源，是一亟待解决重要课题。 内容摘要

2生物制氮技术研究进展

2.1传统制氢工艺方法

传统制氢工艺方法有：电解水；烃类水蒸汽重整制氢方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氢方法。电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟方法之一。水为原料制氢工程是氢与氧燃烧生成水逆过程，提供一定形式一定能量，则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制氢气效率一般75%-85%。其中工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，其应用受到一定限制。目前电解水工艺、设备均不断改进，但电解水制氢能耗仍然很高。烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应，反应时需外部供热。热效率较低，反应温度较高，反应过程中水大量过量，能耗较高，造成资源浪费。重油氧化制氢重整方法，反应温度较高，制氢纯度低，利于能源综合利用。

2.2新型生物制氢工艺发展

氢气用途日益广泛，其需求量也迅速增加。传统制氢方法均需消耗大量不可再生能源，不适应社会发展需求。生物制氢技术作为一种符合可持续发展战略课题，已世界上引起了广泛重视。如德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国都投入了大量人力物力对该项技术进行研究开发。近几年，美国每年生物制氢技术研究费用平均为几百万美元，而日本这研究领域每年投资则是美国5倍左右，，日本和美国等一些国家为此还成立了专门机构，并建立了生物制氢发展规划，以期对生物制氢技术基础和应用研究，使21世纪中叶使该技术实现商业化生产。日本，由能源部主持氢行动计划，确立最终目标是建立一个世界范围能源网络，以实现对可再生能源--氢有效生产，运输和利用。该计划从1993年到2020年横跨了28年。

生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出，20世纪70年代能源危机引起了人们对生物制氢广泛关注，并开始进行研究。生物质资源丰富，是重要可再生能源。生物质可气化和微生物催化脱氢方法制氢。生理代谢过程中产生分子氢，可分为两个主要类群：

l、包括藻类和光合细菌内光合生物；Rhodbacter8604，R.monas2613，R.capsulatusZ1，R.sphaeroides等光合生物研究已经开展并取了一定成果。

2、诸如兼性厌氧和专性厌氧发酵产氢细菌。目前以葡萄糖，污水，纤维素为底物并不断改进操作条件和工艺流程研究较多。中国此方面研究也取了一些进展，任南形琪等1990年就开始开展生物制氢技术研究，并于1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料有机废水发酵法制氢技术，利用碳水化合物为原料发酵法生物制氢技术。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术局限，开创了利用非固定化菌种生产氢气新途径，并首次实现了中试规模连续流长期生产持续产氢。此基础上，他们又先后发现了产氢能力很高乙醇发酵类型发明了连续流生物制氢技术反应器，初步建立了生物产氢发酵理论，提出了最佳工程控制对策。该项技术和理论成果中试研究中到了充分验证：中试产氢能力达5.7m3H2/m3.d，制氢规模可达500-1000m3/m3，且生产成本明显低于目前广泛采用水电解法制氢成本。

生物制氢过程可以分为5类：

(1)利用藻类青蓝菌生物光解水法；

(2)有机化合物光合细菌(PSB)光分解法；

(3)有机化合物发酵制氢；

(4)光合细菌和发酵细菌耦合法制氢；

(5)酶催化法制氢。

目前发酵细菌产氢速率较高，对条件要求较低，具有直接应用前景。但PSB光合产氢速率比藻类快，能量利用率比发酵细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物去除有机耦合一起，相关研究也最多，也是最具有潜应用前景方法之一。生物制氢全过程中，氢气纯化与储存也是一个很关键问题。生物法制氢气含量通常为60%-90%(体积分数)，气体中可能混有CO2、O2和水蒸气等。可以采用传统化工方法来，如50%(质量分数)KOH溶液、苯三酚碱溶液和干燥器或冷却器。氢气几种储存方法(压缩、液化、金属氢化物和吸附)中，纳米材料吸附储氢是目前被认为最有前景。

2.3目前研究中存问题纵观生物技术研究各阶段，比较而言，对藻类及光合细菌研究要远多于对发酵产氢细菌研究。传统观点认为，微生物体内产氢系统(主氢化酶)很不稳定，进行细胞固定化才可能实现持续产氢。，迄今为止，生物制氢研究中大多采用纯菌种固定化技术。

，该技术中也有不可忽视不足。首先，细菌包埋技术是一种很复杂工艺，且要求有与之相适应菌种生产及菌体固定化材料加工工艺，这使制氢成本大幅度增加；第二，细胞固定化形成颗粒内部传质阻力较大，使细胞代谢产物颗粒内部积累而对生物产生反馈抑制和阻遏作用，使生物产氢能力降低；第三，包埋剂或其它基质使用，势必会占据大量有效空间，使生物反应器生物持有量受到限制，限制了产氢率和总产量提高。现有研究大多为实验室内进行小型试验，采用批式培养方法居多，利用连续流培养产氢报道较少。试验数据亦为短期试验结果，连续稳定运行期超过40天研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率较高，长期连续运行能否获较高产氢量尚待探讨。，生物技术欲达到工业化生产水平尚需多年努力。

3、展望氢是高效、洁净、可再生二次能源，其用途越来越广泛，氢能应用将势不可当进人社会生活各个领域。氢能应用日益广泛，氢需求量日益增加，开发新制氢工艺势必行，从氢能应用长远规划来看开发生物制氢技术是历史发展必然趋势。

开发中国生物制氢技术需要做到以下政策和软件支持：

(1)励大宣传。人是生物能源生产主体和消费主体，有必要舆论宣传加强人们对生物能源认识；

(2)加大政府投资和扶持。新生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策；

(3)借鉴国外经验。充分调动方和工业界积极性八

(4)加强高校对生物能源教育及研究。人们对生物能源认识不断加深，政府扶持力度加大和研究深人，生物制氢绿色能源生产技术将会展现出它更大开发潜力和应用价值。

本文出自：广州灵龙电子技术有限公司,制氢、氢燃料电池(www.liongon.com)

7月29日，由中国电力企业联合会指导、协鑫（集团）控股有限公司（下称协鑫集团）主办的氢能产业发展论坛暨协鑫氢能战略发布会在京举行。中国能源研究会副理事长吴吟表示，能源行业排放占到全球温室气体排放总量的2/3，实现双碳目标的关键在能源。能源低碳发展有两大路径：化石能源低碳利用和大力发展可再生能源。当前，G20集团中已经有9个国家和地区发布了氢能发展战略，还有7个国家和地区正在开展前期研究。氢能产业呈现出良好发展态势， 科技 进步日新月异、应用场景层出不穷，未来氢能将在钢铁、能源、交通和建筑等领域广泛应用。

根据中国氢能联盟预测，到2030年，我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右，在终端能源消费中占比约5%；到2060年，我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约20%。

中国电力企业联合会专职副理事长安洪光表示，通过新能源与氢能的耦合，可助力高比例清洁能源电力系统的稳定运行，解决长时间清洁能源处理和负荷需求的平衡问题，帮助难以减排领域深度脱碳。在他看来，“十四五”时期，将是我国碳达峰“窗口期”、氢能产业发展的发力期，也是氢能市场的培育期和氢能技术的追赶期。

随着减碳行动的开展和各项政策的加持，氢能发展势不可挡。据不完全统计，迄今已有河南、山西、湖北、安徽等超过30个省市对氢能产业发展作出了明确部署，有的还制定了详细的时间表、路线图和任务书。可再生能源制氢、燃料电池 汽车 示范城市群、加氢站建设等项目成行业投资热点。

氢从何处来？在碳达峰、碳中和目标下，回答好这一问题尤为重要。

根据不同的制取方式和碳排放量，氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。2020年我国氢气来源中，62%为煤制氢，19%天然气制氢，仅有1%的可再生能源制氢，氢来源亟待“绿化”。中国工程院原副院长杜祥琬强调，氢能产业要实现高质量、可持续发展，其核心准则是从源头做到可持续，将波动性、间歇性的风能、太阳能转换为氢能，有利于储能和传输，具有零排放、零污染和可持续优势。

高成本是当前可再生能源制氢大规模推广的主要难题。“降低氢能使用成本是产业发展的关键所在。”在中国石油和化学工业规划院新能源发展研究中心主任刘思明看来，我国氢能产业急需模式创新，依托海外优质天然气资源，转化为氢气具有成本竞争力，国内京津冀、长三角、珠三角氢能产业率先发展，用氢也应避免长距离陆运。他认为，未来国内氢能市场将以“工业副产氢+短距离运输”模式为主，海外将以“优质资源转化蓝氢+长距离化学品载体运输”模式为主。

会议现场，协鑫集团旗下协鑫新能源正式对外发布公司氢能战略。根据规划，协鑫新能源氢能战略由蓝氢和绿氢两部分构成。具体而言，蓝氢目标――首期建成年产230万吨合成氨，逐步扩能至每年400万吨生产规模，可供应国内70万吨蓝氢；绿氢目标――计划到2025年建设100座综合能源站，达到40万吨年产能。

协鑫集团董事长朱共山表示，从空间结构上讲，在东部、南部等负荷中心发展蓝氢，在中西部地区等新能源大基地发展绿氢，一蓝一绿，协同发展。“协鑫新能源将打造不依赖补贴，完全市场化的零碳 科技 先锋企业，做全球综合实力领先的绿氢与蓝氢综合运营服务商。”

对于一般的投资者，就不用考虑这个问题！

一个氢产业链至少涉及到以下几个环节：燃料电池系统、电堆、触电极、质子交换膜、催化剂、空压机、储氢瓶、燃料电池车、加氢站……

一般投资者哪有那么大资金量全面覆盖。如果采用“每个公司都买一点”的方式，即使买到牛股，也因为资金分散，实际收益并不高，还不如买个行业指数基金。

所以，最好集中使用。优先考虑：

电池、电堆——氢能源核心部件；

交换膜、催化剂——公司规模不大，技术上一点革新，就是行业大变化；

加氢站——不用多分析了吧！

因氢能具有安全、高效、可再生、清洁、低碳等特点，世界终将走向以氢能源为主的时代。

对于我国而言，发展氢能，一方面可以丰富绿色低碳能源体系，助力解决风、光、核等新能源的消纳难题；另一方面，可以作为煤炭清洁化利用的极佳途径，推动化石能源清洁转化和替代，这对于我国这个煤炭大国来说尤具现实意义。

“氢气应用较为广泛，在石化领域，它是用量最大的化工原料之一，可用于合成氨、合成甲醇、石油炼制等；在交通领域，随着我国油品质量升级步伐不断加快，多数炼厂采用全加氢方式制油；新能源 汽车 蓄势待发，对氢燃料的需求稳步提升。”

“另外，氢能在农业、 健康 医疗等领域的应用也越来越广泛、深入。”中国国际经济交流中心信息部副部长景春梅表示，随着时代的进步，氢气的应用场景将越来越多，对氢气的需求越来越大，用氢缺口也逐渐加大。

实现大规模制氢需求迫切，那么，哪种制氢路径堪当大任？通常而言，工业化制氢路线主要包括水电解制氢、煤炭气化制氢、天然气制氢、生物质气化制氢、可再生能源制氢等。

从我国能源禀赋及能源利用现状等因素出发，煤炭气化制氢、可再生能源制氢前景广阔。其中，又以煤炭气化制氢最受青睐。

氢能源是全世界都在努力争取研究开发的迄今最为高效，环保及持久的新能源，相比电动车优势很明显，电动车虽然节省了石油资源，但是废旧电池对环境的破坏很大，但是氢能源是真正的零污染，李克强总理去年专门去日本丰田公司考察，显示出国家最高层对此新能源的高度重视，并于今年写入了政府工作报告，坚持看好该产业的未来，产业资本已经大规模进去这个行业，预计五到十年实现量产

先上答案： 氢能目前在交通领域应用较多，尤其是氢燃料电池 汽车 ，除了 汽车 ，氢能在多种交通方式都有应用，在作为交通动力来源之外，氢能作为一种重要的二次能源形式，在储能、应急电源、分布式供能等领域也有很多应用 。

先看交通领域 ，氢燃料电池 汽车 其实是一个很宽泛的概念，氢燃料电池 汽车 除了 乘用车 ，还包括 公交车/大巴、物流车、叉车、重型卡车 等多种车型。国外目前乘用车应用较多，约30000辆，而我国选择了公交车/大巴以及物流车等车型作为前期的推广车辆，一是因为其行驶路线和范围较为固定，有利于加氢站的建设规划，二是因为与乘用车相比车型空间较大，技术难度有所降低，有利于我国的技术起步，截至2019年底，我国氢燃料电池车辆约6000辆，加氢站60座， 今年加氢站已超100座 。

氢能叉车 是氢能在交通领域的一个亮点，目前国外的应用已超过25000辆，氢能叉车比锂电池叉车的优势在于燃料加注时间段、燃料电池比锂电池占用空间小、重量轻、续航时间长，与叉车工况匹配度很好，具有显著优势。

说完了氢能在车辆领域的应用，下面介绍一下氢能在其他交通领域的应用，如 氢燃料电池列车、氢能船舶、氢能飞机 等。

氢燃料电池列车 最早在2002年由美国公司研制开发，为质子交换膜燃料电池驱动，净功率达17KW，随后日本德国西班牙等国家均推出了原型车辆，促进了产业发展。2016 年，法国阿尔斯通基于柴油列车Coradia Lint 54 研发成功氢能列车CoradiaiLint，2018 年在德国正式投入商业运营，这也是世界上第一次正式投入商业运营的氢能列车。我佛山市高明区有轨电车示范线是国内首条采用氢能源燃料电池的线路，目前已实现示范运行。

氢能船舶 在世界上已有多个应用。“Alsterwasser”内河游船2009年完成建造，总长25.5m、总宽5.36m、吃水1.33m、最大速度8kn，载客量超过100人，配备2 50kWPEMFC燃料电池和120Ah胶体铅酸电池。欧盟资助的Methapu项目以瓦锡兰（Wärtsilä）制造的250kWSOFC燃料电池作为船舶辅助动力和推进动力，项目应用的滚装船于2003年建造。2017年7月，由双体豪华赛艇“FormuleTag”改建的完全依靠可再生能源驱动的氢燃料电池船“EnergyObserver”投入航行，该船总长30.5m、总宽12.8m、总重28t，由太阳能光伏、风能和燃料电池构成混合动力系统，采用推进/发电一体化电机推进。

氢能飞机 是氢能在交通领域的另一项重要应用。氢能飞机可有效解决目前航空燃油的污染问题和碳排放问题。目前有两种技术路线，一是氢作为燃料直接燃烧，与目前的飞机系统类似，改动工作小；另一种技术路线类似燃料电池 汽车 ，先通过氢燃料电池系统发电，在用电驱动飞机发动机做功推动飞行。今年10月，一架经过改装的 Piper M 级六座飞机从位于英国克兰菲尔德的公司研发机构起飞，并完成了全图案的环形飞行并成功降落。ZeroAvia 称该飞机是目前世界上最大的氢动力飞机。

以上是氢能在交通领域的主要应用，可以看出不仅局限于 汽车 领域，氢能在多个领域中都发挥着重要作用。

另一方面， 氢是一种能量密度很高的二次能源，具有储能的功能 ，比常规的化学储能的储存时间周期长，可跨日、跨周甚至跨月、跨季度进行能量储存， 实现能量的生产端和消费端相匹配 。利用氢能的能源特性，氢能在 储能、应急电源、分布式供能等领域 也发挥着重要作用。

就在前几天，美国能源部(DOE)发布了储能大挑战路线图Energy Storage Grand Challenge Roadmap，这是美国发布的首个关于储能的综合性战略。 氢储能作为一种重要的储能技术被提及 ，主要形式为电氢双向转化储能和盐穴存储两种，其中电氢双向转化储能为主要利用方式。

在应急电源和分布式供能领域 ，氢能也已有多项应用。近日，全球第一个兆瓦级大型燃气发电系统在德国汉堡的热电联产厂开始现场测试，该技术最吸引人的是，可以将现有机组转换为使用100%氢气运行，为30栋住宅楼、一个 体育 中心、一个日托中心和公园休闲综合体供暖，产生的电能可供电动 汽车 充电及当地电网。英国能源监管机构Ofgem日前宣布，将为苏格兰地区一个可再生能源制氢供热项目提供2412万美元的资金支持。这是该项目继获得苏格兰政府支持后，再度获得英国监管方的“首肯”。

综上所述，氢能不仅应用于 汽车 领域，在交通其他领域也发挥着重要作用，同时氢的能源特性，也是其在储能、分布式供能等领域取得了许多应用。在未来低碳排放、碳中和的趋势下，氢能将发挥更多的作用。

产业链，我觉得自己也只是纸上谈兵。但我可以说一下观点以及看法：氢能源的战略制高点国家已经提出。包括总理在会议上也多次提及。可见已经上升到国家层面。在当下环境改善乏力，作为清洁能源的氢会逐步走上 历史 的舞台。氢作为燃烧能源当然是动力系统。所以第一布局应该在 汽车 方向：发动机，以及附属产业。如果你想要打通产业，那么要围绕这个点，像上游，以及下游延伸。以及未来的发电厂，热力公司。

当然当下最好的选择，就是和氢能源的科研团队展开合作，核心价值才是最重要的。